防热/承载一体化波纹夹芯热力耦合性能的多精度模型

【作者】 时圣波； 邱少杰； 王一凡； 唐硕；

【机构】 西北工业大学航天学院陕西省空天飞行器设计重点实验室； 北京临近空间飞行器系统工程研究所；

【摘要】 对于高超音速飞行器,一体化热防护系统(ITPS)比传统热防护具有更高的结构效率。本文针对波纹夹层结构提出了一种多精度响应面分析方法,可以以更低的计算成本和更高的准确度构建ITPS的热力耦合模型。其中高精度模型以三维细节几何模型为对象,使用有限元方法构建关键约束的响应面近似,包括最大底面板温度、最大挠度、最大应力和屈曲载荷等,求解面密度最低的几何构型。在低精度模型中,将波纹夹层结构等效为三明治板结构,首先基于能量理论和卡氏第二定理获得三明治波纹板的等效刚度,然后假定等效三明治板上、下面板的位移用一阶位移场表述,芯层位移则用高阶位移场表述,考虑芯层横向变形的影响和材料属性与温度非线性相关问题,可建立热力耦合性能的低精度模型。最后将低精度模型与高精度模型相匹配,通过使用少量高精度有限元分析进行修正,可以通过构建响应表面快速预报出三明治波纹板结构的温度场和应力场。更多还原